Номер 1, страница 84 - гдз по физике 10 класс учебник Хижнякова, Синявина

Механика. Глава 3. Динамика. Параграф 16. Закон всемирного тяготения. Вопросы - номер 1, страница 84.

Условие.

Вопросы

1. Какие научные факты стали основой для открытия закона всемирного тяготения?

Решение.

1. Открытие закона всемирного тяготения Исааком Ньютоном стало возможным благодаря обобщению и развитию нескольких ключевых научных фактов и идей, главными из которых являются:

Законы движения планет, открытые Иоганном Кеплером. На основе многолетних наблюдений Тихо Браге, Кеплер эмпирически установил три закона движения планет. Особое значение имел третий закон, который связывает периоды обращения планет ($\text{T}$) и радиусы их орбит ($\text{R}$): $T^2 \sim R^3$. Проанализировав это соотношение, Ньютон математически доказал, что для удержания планеты на орбите необходима сила, обратно пропорциональная квадрату расстояния до Солнца: $F \sim \frac{1}{R^2}$.

Исследования падения тел Галилео Галилеем. Галилей экспериментально установил, что все тела, независимо от их массы, падают на Землю с одинаковым ускорением (ускорением свободного падения $\text{g}$). Это означало, что сила тяжести, действующая на тело, прямо пропорциональна его массе. Эти работы, а также сформулированный им принцип относительности, легли в основу классической механики.

Объединение "земной" и "небесной" механики. Это была гениальная идея самого Ньютона. Он предположил, что сила, которая заставляет яблоко падать на землю, и сила, которая удерживает Луну на орбите, — это одна и та же сила. Используя свои законы механики (в частности, второй закон $F=ma$), он смог сравнить ускорение свободного падения на поверхности Земли с центростремительным ускорением Луны на ее орбите. Расчеты подтвердили, что эта сила ослабевает обратно пропорционально квадрату расстояния, что и позволило сформулировать закон в его универсальном виде.

Ответ:

Научными фактами, которые стали основой для открытия закона всемирного тяготения, были: 1) эмпирические законы движения планет Кеплера, из которых следовала обратно-квадратичная зависимость силы от расстояния; 2) установленный Галилеем факт падения всех тел с одинаковым ускорением, что указывало на пропорциональность силы тяжести массе тела; 3) идея Ньютона о том, что гравитация является универсальной силой, действующей как на земные, так и на небесные тела.